文章通過對比數(shù)顯表和動(dòng)圈儀表功能特點(diǎn)，從不同數(shù)顯表廠家產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)、輸入功能、控制功能及通信功能等方面介紹數(shù)顯表當(dāng)前的發(fā)展及進(jìn)步。

數(shù)顯表近年來發(fā)展很快，它目前已經(jīng)全面取代了以前由動(dòng)圈式顯示儀所占據(jù)的顯示儀表市場，并在電動(dòng)單元組合儀表、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中大量部分應(yīng)用。目前全國已有數(shù)百家生產(chǎn)數(shù)顯表的工廠，市場占有率高的工廠年產(chǎn)量達(dá)到數(shù)十萬臺。

與動(dòng)圈式儀表相比，數(shù)顯表有以下特點(diǎn)：
1、精度高
動(dòng)圈式儀表僅1.0%，而數(shù)顯表部分產(chǎn)品為0.2%，通常為0.5%，少數(shù)已達(dá)0.1%；
2、分辨率高，讀數(shù)直觀，顯示清晰，無視差；
3、抗震性好，安裝角度不受限制；
輸入阻抗高，如配熱電偶或mV型信號的輸入阻抗可達(dá)MΩ級，而動(dòng)圈式儀表外接電阻僅5Ω、15Ω，補(bǔ)償導(dǎo)線的允許長度通常只有幾十米；
4、采用國際通用電源
數(shù)顯表電源可選交流、直流兩種供電方式，即220VAC/220VDC、24VDC。由于開關(guān)電源的普遍采用，不少數(shù)顯表適應(yīng)交流電源的變化范圍可達(dá)85-265VAC，50/60Hz；
5、輔助功能多
以往的動(dòng)圈式儀表通常只帶上下限報(bào)警和單參數(shù)PID調(diào)節(jié)功能，而目前的數(shù)顯表擁有種類繁多的輔助功能，如可向二線制變送器提供24VDC工作電源的配電功能、檢測參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)信號變送輸出功能、四限(上上限、上限、下限、下下限)報(bào)警功能、報(bào)警接點(diǎn)延時(shí)功能、萬能輸入功能、萬能輸出功能、多種外形尺寸選擇功能、運(yùn)算功能(如開方、乘除、累積運(yùn)算)、復(fù)雜回路PID調(diào)節(jié)功能、數(shù)據(jù)通信功能等等。

正因?yàn)橛幸陨咸攸c(diǎn)，再加上數(shù)顯表價(jià)格不高，像昌暉儀表、虹潤儀表、宇電儀表、上潤儀表、金立石儀表、安東儀表、東輝儀表等名牌產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，已贏得用戶的信任。其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從單純的數(shù)字顯示儀發(fā)展到替代部分單元組合儀表，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等等。本文將從外形及結(jié)構(gòu)、輸入功能、控制功能及通信功能幾方面介紹數(shù)顯表當(dāng)前的發(fā)展及進(jìn)步。

1、外形及結(jié)構(gòu)
以往動(dòng)圈式儀表的外形尺寸只有按中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的橫式（160×80mm）或豎式（80×160mm）兩種，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到到橫式、豎式及方形三大類，而且有符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的幾種外形尺寸，如橫式96×48mm，豎式48×96mm，方形96×96mm、72×72mm、48×48mm。其深度尺寸也大大減少。

數(shù)顯表外殼已普遍采用硬塑料制成，國際通用的卡入式結(jié)構(gòu)已取代老式的緊固螺栓、緊固條固定結(jié)構(gòu)，在儀表盤上安裝固定只需將機(jī)身往儀表盤安裝孔內(nèi)一推，儀表兩側(cè)的塑料彈性卡即可緊緊將儀表固定在盤上。接線端子排與儀表芯體的連接有的已采用類似插接件的插拔式（如昌暉儀表、虹潤儀表等），當(dāng)校驗(yàn)及檢查儀表時(shí)可直接拔出芯體而不必拆掉接線。為了防止灰塵、水分及有害氣體的侵蝕，線路板上往往涂有三防漆，如昌暉儀表制造有限公司在線路板上涂有美國LOCTITE保護(hù)膜。

2、輸入功能
作為數(shù)顯表的輸入信號來說，按信號類別、分度號及量程選擇輸入信號的方式早已過時(shí)，目前有兩種新的方式選擇輸入信號：
①按信號類別選擇輸入方式
這是目前應(yīng)用最多的一種方式，通常按熱電偶、熱電阻、標(biāo)準(zhǔn)信號（有的產(chǎn)品又細(xì)分為0-10mA 、0-20mA、4-20mA、0-5V、1-5V）、霍爾變送器、遠(yuǎn)傳壓力表等大類選擇輸入信號，而實(shí)際應(yīng)用時(shí)再輸入分度號、量程范圍等具體要求。這種選擇方式較老式儀表可減少儀表種類及備用表數(shù)量，每一塊表也可以在一定的范圍內(nèi)修改分度號及量程。

②萬能輸入方式
這是目前發(fā)展最快的一種輸入信號選擇方式，最早見于1994年廈門宇電推出的AI系列智能數(shù)字顯示儀，這種儀表支持熱電偶、熱電阻、電壓、標(biāo)準(zhǔn)電流等多種輸入信號。具體包括以下輸入信號：分度號為K、S、E、J、T、B、N 共7種熱電偶；Pt100 、Cu50  2種熱電阻；0-20mV、0-60mV、0-100mV、0.2-1V、0-1V、0-5V、1-5V、-20-20mV、-100-100mV、-5-5V共10種電壓；0-10mA、 0-20mA、 4-20mA共3種標(biāo)準(zhǔn)電流(需外接分流電阻)、0-80Ω、0-400Ω共2種電阻輸入信號。與此同時(shí)，還允許用戶提供一種如EA1、BA1、BA2、G 等特殊規(guī)格的分度號或需開方的輸入信號要求。用戶使用時(shí)只需將不同類別信號接入不同的輸入端子并在組態(tài)時(shí)輸入相應(yīng)的分度號代號及量程即可。目前絕大多數(shù)數(shù)顯表生產(chǎn)廠都能提供這種產(chǎn)品。

這種輸入方式使數(shù)字顯示儀就輸入信號來說只有一種選型，設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)都很方便，也不再擔(dān)心因設(shè)計(jì)、安裝、訂貨等環(huán)節(jié)中哪一個(gè)出錯(cuò)(如信號類型錯(cuò)誤、分度號錯(cuò)誤、量程錯(cuò)誤)而導(dǎo)致到貨儀表不能使用。所使用的儀表單一，備用表的數(shù)量也大大減少。

由于選擇萬能輸入儀表要增加幾十元的費(fèi)用，而指定輸入類型的數(shù)字顯示儀的精度可能更高，所以當(dāng)一個(gè)工廠如選用數(shù)量較多的數(shù)顯表時(shí)，宜全部選用選擇帶萬能輸入的數(shù)顯表。這一方面達(dá)到減少備用儀表、節(jié)省投資的目的，另一方面又具有帶萬能輸入的數(shù)字顯示儀靈活方便的特點(diǎn)。

3、控制功能
數(shù)顯表采用先進(jìn)的微處理器技術(shù)，其控制功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過動(dòng)圈式儀表，具體反映在以下幾個(gè)方面：
①先進(jìn)PID算法
如模糊控制等已為昌暉儀表、萬訊自控、安東電子、廈門宇電、虹潤儀表等所采用，如抗積分飽和、抑制超調(diào)的功能已為廈門宇電、昌暉儀表、虹潤儀表等所采用。

②PID參數(shù)采用數(shù)字設(shè)定，設(shè)定精確，參數(shù)設(shè)定范圍大，采用了PID 參數(shù)自整定技術(shù)，可根據(jù)回路特性自動(dòng)尋找過程最佳PID 參數(shù)
數(shù)顯表的輸出信號除兩位或多位調(diào)節(jié)采用接點(diǎn)輸出功能外，常見的有以下輸出信號：0-10mA、4-20mA、0-20mA、0-5V、0-10V、1-5V輸出；繼電器時(shí)間比例輸出；固態(tài)繼電器脈沖時(shí)間比例輸出；單相可控硅過零觸發(fā)輸出；三相可控硅過零觸發(fā)輸出；單相可控硅移相觸發(fā)輸出；三相可控硅移相觸發(fā)輸出；位置比例輸出(可使用兩組繼電器開關(guān)分別控制閥門電機(jī)正反轉(zhuǎn)，并可省去伺服放大器)。

③部分?jǐn)?shù)顯表帶程序設(shè)定功能，如64段可編程序調(diào)節(jié)器；部分產(chǎn)品帶外給定輸入，如外給定調(diào)節(jié)器，可通過外給定與外部調(diào)節(jié)器構(gòu)成串級或比值調(diào)節(jié)回路。部分產(chǎn)品帶閥位反饋輸入，如閥位控制調(diào)節(jié)器，它接受閥位反饋輸入，不用伺服放大器而由開關(guān)量直接控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，因此可由用戶自行構(gòu)成單回路控制、雙回路控制、遠(yuǎn)程給定控制、串級控制、比值控制、前饋控制、三沖量控制等多種復(fù)雜控制回路。

4、通信功能
比較多的數(shù)顯表可帶RS232、RS422、RS485通信口，與上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。選用RS232時(shí)，僅能與上位計(jì)算機(jī)1對1通信；選用RS422時(shí)，可與上位計(jì)算機(jī)10對1通信；選用RS485時(shí)，可與上位計(jì)算機(jī)64對1通信。福建宇光電子技術(shù)研究所的產(chǎn)品可通過RS485口與上位計(jì)算機(jī)64對1通信。帶上通訊口的數(shù)顯表可以很方便的與Fix、SNALL、組態(tài)王等工控軟件通訊。

這種類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在下層由數(shù)顯表獨(dú)立完成監(jiān)視、控制、報(bào)警等功能，上層由計(jì)算機(jī)完成集中監(jiān)視、操作、遠(yuǎn)程設(shè)定等功能，因此系統(tǒng)的可靠性很好。而對每個(gè)采集點(diǎn)來說，最低數(shù)據(jù)采集成本約在500元左右，這對于監(jiān)測點(diǎn)較少(數(shù)十點(diǎn)至百余點(diǎn))的系統(tǒng)無疑是一種較好的選擇。

綜上所述，國產(chǎn)數(shù)顯表在諸多方面取得巨大的進(jìn)步(可參閱0.2%精度高性能YR-GF系列智能儀表介紹)，再加上外觀改進(jìn)，穩(wěn)定性提高，幾乎獨(dú)占了國內(nèi)數(shù)顯表市場。當(dāng)眾多國外儀表長驅(qū)直入中國儀器儀表市場時(shí)，數(shù)顯表發(fā)展良好的態(tài)勢不能不令人感到欣慰。我們也期待國產(chǎn)數(shù)顯表進(jìn)一步開發(fā)新的功能，不斷改進(jìn)產(chǎn)品外觀和提高內(nèi)在質(zhì)量，在繼續(xù)占領(lǐng)國內(nèi)市場的同時(shí)，力爭大批量的打入國際儀表市場。
作者簡介：方原柏，湖北黃岡人，昆明儀器儀表學(xué)會理事長，昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院教授級高級工程師，冶金自動(dòng)化、衡器、自動(dòng)化信息、儀器儀表用戶、自動(dòng)化與儀器儀表等雜志編委、中國衡器協(xié)會技術(shù)專家委員會顧問。發(fā)表論文270余篇，由冶金工業(yè)出版社出版“電子皮帶秤的原理及應(yīng)用”、“電子皮帶秤”、“流程行業(yè)無線通信技術(shù)及應(yīng)用”三本專著，參與主編國家標(biāo)準(zhǔn)“有色金屬冶煉廠自控設(shè)計(jì)規(guī)范”。